DE4434706A1 - Spindel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindel mit einem ein Ge­ winde tragenden Spindelkern und mit einer Lastmutter.

Eine derartige Spindel oder Bewegungsschraube dient zur Um­ setzung einer Drehbewegung in eine axiale Verschiebungsbewe­ gung. Dazu umfaßt die Spindel einen ein Gewinde tragenden Spindelkern und eine Lastmutter. Aufgrund hoher Reibung bei aufeinander gleitenden Flächen (Gleitpaarung) ist die Spindel im allgemeinen selbsthemmend, das heißt die axiale Verschie­ bungsbewegung kommt bei einem Stillstand der Drehbewegung zum Erliegen. Daher werden derartige Spindeln als Hub- oder Zug­ spindeln zum stufenlosen Heben schwerer Lasten, beispielswei­ se in einer Kraftwerksanlage, einer chemischen Anlage oder auch in einer Wasserverkehrsanlage (Schleusentor), einge­ setzt.

Bei der Bemessung einer Spindel muß der Gewindegang herange­ zogen werden. Der erste Gewindegang nimmt, analog zu einer Schraubenverbindung, einen beträchtlichen Anteil von etwa 25 bis 30% der Gesamtkraft in der Spindel auf. Ein Bruch der Spindel erfolgt daher, ähnlich wie bei der Schraubenverbin­ dung, durch Rißbildung am Gewindegrund des tragenden Gewinde­ gangs. Eine Ausbreitung des Risses in den Spindelkern hinein führt bei weiterer Belastung letztlich zum völligen Abriß der Spindel. Dies hat den Absturz der schweren Lasten zur Folge, was zu erheblichen Schäden führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spindel derart zu gestalten, daß bei einem Bruch ein Absturz einer von ihr getragenen Last vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zugstan­ ge, die in einer in dem Spindelkern vorgesehenen, vorwiegend in Längsrichtung orientierten, durchgehenden Öffnung angeord­ net ist.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß bei einer Spindel zur Bemessung nicht der tragende Kernquerschnitt des Spindelkerns, sondern vielmehr die Flächenpressung der Gewin­ deflanken des Gewindes und der Lastmutter aufeinander heran­ gezogen wird. Somit ergibt sich bei der Bemessung der Spindel ein sehr großer tragender Kernquerschnitt, der von den Zug­ kräften nicht ausgenutzt wird, so daß der Spindelkern ohne Vergrößerung der Spindel aufgebohrt werden kann.

Die in der so entstandenen Öffnung angeordnete Zugstange übernimmt im Falle eines Bruchs der Spindel die gesamte Zug­ last.

Die Verbindung der Zugstange zum Spindelkern kann an einem Ende oder an beiden Enden kraftschlüssig oder nicht kraft­ schlüssig sein. Ist die Verbindung der Zugstange zum Spindel­ kern an einem Ende oder an beiden Enden nicht kraftschlüssig, so gleitet bei einem Bruch der Spindel die von ihr getragene Last zunächst an der Zugstange entlang, bis sie an einem Ende der Zugstange von dieser aufgefangen wird. Beim Auffangen der Last tritt eine erhöhte Zugbelastung der Zugstange auf, gegen die die Zugstange ausgelegt werden müßte.

Daher ist in zweckmäßiger Ausgestaltung die Zugstange an bei­ den Enden kraftschlüssig mit dem Spindelkern verbunden. Da­ durch wird eine solche erhöhte Zugbelastung im Falle eines Bruchs des Spindelkerns oder des Gewindes selbst vermieden. Ein vom Gewindegrund ausgehender Riß der Spindel kann sich nun zwar in den Spindelkern hinein ausbreiten; allerdings kommt der Riß an der Trennstelle zwischen dem Spindelkern und der Zugstange zum Erliegen, so daß ein vollständiger Durch­ bruch der Spindel oder Spindelanordnung vermieden ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Spindelkern vorgespannt. Dadurch wird das Ausbreitungsverhalten von Ris­ sen im Spindelkern grundlegend verändert. Bei geeigneter Wahl der Vorspannung kann das Ausbreiten von Rissen im Spindelkern ganz zum Erliegen gebracht werden.

Für die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Spindelkern und der Zugstange ist zweckmäßigerweise an einem Ende oder an beiden Enden der Zugstange eine Mutter vorgesehen. Dadurch ist es möglich, auf den Spindelkern eine einstellbare Vor­ spannung aufzubringen.

Um auch bei einem Bruch der Lastmutter in der Spindelanord­ nung einen Absturz der Last zu vermeiden, werden zweckmäßi­ gerweise anstelle einer einzelnen Lastmutter zwei verdrehsi­ cher miteinander verbundene Lastmuttern eingesetzt. Diese sollten derart bemessen sein, daß jede von ihnen allein die gesamte Last tragen kann. Im Falle eines Bruchs einer der Lastmuttern übernimmt dann die andere Lastmutter die gesamte Last.

Auch ist das Gewinde zweckmäßigerweise mehrgängig ausgebil­ det, so daß bei einem Gewindebruch noch ein lauffähiges Ge­ winde vorhanden ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde­ re darin, daß durch den Einsatz einer Zugstange in einer Spindelanordnung ein Absturz einer schweren Last im Falle ei­ nes Bruchs der Spindel vermieden ist. Dies wird erreicht, oh­ ne die äußeren Abmessungen der Spindelanordnung im Vergleich zu einer üblichen Spindel wesentlich zu verändern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich­ nung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Spindelanordnung mit einer Zugstange, und

Fig. 2 im Ausschnitt eine Spindelanordnung gemäß Fig. 1 mit zwei miteinander verdrehsicher verbundenen Lastmuttern.

Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine Spindelanordnung oder Spindel 1 gemäß Fig. 1 weist ei­ nen ein Gewinde 2 tragenden Spindelkern 3 und eine Lastmutter 4 auf. Die Lastmutter 4 kann durch Drehen der Spindel stufen­ los in axialer Richtung verschoben werden. Eine an ihr befe­ stigte Last wird - wie durch den Kraftpfeil F angedeutet - durch die Spindelanordnung angehoben. Beispielsweise können Fabriktore mit einem Gewicht von bis zu 600 t durch Hubspin­ deln mit einem Spindelkerndurchmesser von 100 mm bis 200 mm bis zu 10 m bis 12 m angehoben werden.

Der Spindelkern 3 ist in Längsrichtung aufgebohrt. In der da­ durch entstandenen Öffnung 5 ist eine Zugstange 6 angeordnet. Im Falle eines Bruchs des Spindelkerns 3 übernimmt die Zug­ stange 6 die Zugbelastung, so daß ein Absturz der an der Lastmutter 4 aufgehängten schweren Last vermieden ist.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist sowohl am oberen En­ de 7 als auch am unteren Ende 8 der Zugstange 6 eine kraft­ schlüssige Verbindung zum Spindelkern 3 der Spindel 1 vorge­ sehen. Eine kraftschlüssige Verbindung nur am oberen Ende 7 der Zugstange 6 hätte bei einem Bruch des Spindelkerns 3 zur Folge, daß die an der Lastmutter 4 aufgehängte schwere Last zunächst in Richtung auf das untere Ende 8 der Zugstange her­ unterrutscht, bevor die hohe Zugbelastung von der Zugstange 6 aufgenommen wird. Durch die kraftschlüssige Verbindung an beiden Enden 7, 8 wird eine derartige erhöhte Zugbelastung der Zugstange 6 vermieden.

Am oberen Ende 7 der Zugstange 6 wird die kraftschlüssige Verbindung an den Spindelkern 3 durch eine Mutter 9 erzielt. Dadurch besteht die Möglichkeit, eine einstellbare Vorspan­ nung auf den Spindelkern 3 aufzubringen. Bei geeigneter Vor­ spannung auf den Spindelkern 3 kann die Ausbreitung eventuell auftretender Risse im Spindelkern 3 vermieden werden. Dadurch wird ein Durchbruch des Spindelkerns verhindert. Das obere Ende 7 der Spindel 1 ist an einem Gegenlager 11 aufgehängt.

Am unteren Ende 8 der Zugstange 6 wird im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die kraftschlüssige Verbindung zum Spindelkern 3 der Spindel 1 durch einen Kopf 10, zum Beispiel einen Nie­ tenkopf, erreicht.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist zusätzlich zu der Lastmutter 4 eine weitere Lastmutter 41 vorgesehen, die durch eine Haltevorrichtung 12 mit der Lastmutter 4 verdrehsicher verbunden ist. Die Lastmuttern 4 und 4′ sind so ausgelegt, daß jede einzelne von ihnen die durch die Last hervorgerufene Zugkraft F allein aufnehmen kann.

Claims (6)

1. Spindel (1) mit einem Spindelkern (3) und mit einer Last­ mutter (4), gekennzeichnet durch eine Zugstange (6), die in einer in dem Spindelkern (3) vorgesehe­ nen, vorwiegend in Längsrichtung orientierten, durchgehenden Öffnung (5) angeordnet ist.

2. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug­ stange (6) an beiden Enden (7, 8) kraftschlüssig mit dem Spindelkern (3) verbunden ist.

3. Spindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur kraftschlüssigen Verbindung der Zugstange (6) mit dem Spin­ delkern (3) an mindestens einem der beiden Enden (7, 8) eine Mutter vorgesehen ist.

4. Spindel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spin­ delkern (3) vorgespannt ist.

5. Spindel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine er­ ste Lastmutter (4) und zusätzlich zu dieser mindestens eine zweite Lastmutter (4′) vorgesehen sind, wobei die zweite Lastmutter (4′) mit der ersten Lastmutter (4) verdrehsicher verbunden ist.

6. Spindel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ winde (2) des Spindelkerns (3) mehrgängig ist.